본 논문에서는 Reissner-Mindlin 평판이론에 근거한 계층적 $C^{\circ}$-평판요소가 제안되었다. 적분형 르장드르 형상함수에 근거한 계층요소를 제안하는 이유는 종래의 h-version 유한요소법의 개념 을 사용하여 전단구속 효과등에 대한 해의 정확도 및 수치안정성을 확보할 수 있는 요소를 만드는데 여전히 어려움이 수반되기 때문이다. 적응적 체눈 p-세분화와 선택적 형상함수 차수 p의 분포를 사용하는 hp-version 유한요소법을 사용하여 내부주변은 자유단의 개구부를 갖고, 외부주변이 단순지지된 L-형 평판해석을 수행하였는데 종래의 h-version 유한요소법에 비해 우월한 수렴성과 전단구속을 피할 수 있는 등의 알고리즘 효율성을 보여 주고 있다.
This paper investigates the heat equation for domains subjected to an internal source with a sharp spatial gradient. The solution is first approximated using linear finite elements, and sufficiently small time-step sizes to yield stable simulations. The main area of interest is then in the ability to approximate the solution using Generalized Finite Elements, and again explore the time-step limitations required for stable simulations. Both high order elements, as well as elements with special enrichments are used to generate solutions. When compared to linear finite elements, the high order elements deliver better accuracy at a given level of mesh refinement, but do not offer an increase in critical time-step size. When special enrichment functions are used, the solution can be approximated accurately on very coarse meshes, while yielding solutions which are both accurate and computationally efficient. The major conclusion of interest is that the significantly larger element size yields larger allowable time-step sizes while still maintaining stability of the time-stepping algorithm.
Catmull-Clark subdivision scheme provides a powerful method for building smooth and complex surfaces. But the number of faces in the uniformly refined meshes increases exponentially with respect to subdivision depth. Adaptive tessellation reduces the number of faces needed to yield a smooth approximation to the limit surface and, consequently, makes the rendering process more efficient. In this paper, we present a new adaptive tessellation method for general Catmull-Clark subdivision surfaces. Different from previous control mesh refinement based approaches, which generate approximate meshes that usually do not interpolate the limit surface, the new method is based on direct evaluation of the limit surface to generate an inscribed polyhedron of the limit surface. With explicit evaluation of general Catmull-Clark subdivision surfaces becoming available, the new adaptive tessellation method can precisely measure error for every point of the limit surface. Hence, it has complete control of the accuracy of the tessellation result. Cracks are avoided by using a recursive color marking process to ensure that adjacent patches or subpatches use the same limit surface points in the construction of the shared boundary. The new method performs limit surface evaluation only at points that are needed for the final rendering process. Therefore it is very fast and memory efficient. The new method is presented for the general Catmull-Clark subdivision scheme. But it can be used for any subdivision scheme that has an explicit evaluation method for its limit surface.
본 연구에서는 삼각격자 균질화를 위하여, 확장된 위상학적 개선과정과 국소 최적화 기반 평활화를 결합한 국소 개선기법을 제안하였다. 먼저 격자의 연결 구조를 확장된 위상학적 개선과정을 적용하여 최적의 연결구조로 개선한다. 다음으로 격자의 질을 나타내는 비틀림척도를 최대화하기 위해 국소 최적화 기반 평활화를 수행한다. 이 국소 개선기법을 이용하여, 두 가지 격자 예제에 대하여 삼각격자 균질화를 수행하였다. 이 예들을 통하여, 본 연구에서 제안한 국소 개선알고리듬이 삼각격자의 질을 크게 향상시켜주는 경제적이며 효과적인 방법임을 보여준다. 또한, 이 기법은 적응격자 세분화의 격자 재생성과정에도 용이하게 적용될 수 있다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제16권4호
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pp.560-570
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2015
We present a simulation of a hybrid Reynolds-averaged Navier Stokes / Large Eddy Simulation (RANS/LES) based on detached eddy simulation (DES) for a Burrows and Kurkov supersonic planar mixing experiment. The preliminary simulation results are checked in order to validate the numerical computing capability of the current code. Mesh refinement studies are performed to identify the minimum grid size required to accurately capture the flow physics. A detailed investigation of the turbulence/chemistry interaction is carried out for a nine species 19-step hydrogen-air reaction mechanism. In contrast to the instantaneous value, the simulated time-averaged result inside the reactive shear layer underpredicts the maximum rise in $H_2O$ concentration and total temperature relative to the experimental data. The reason for the discrepancy is described in detail. Combustion parameters such as OH mass fraction, flame index, scalar dissipation rate, and mixture fraction are analyzed in order to study the flame structure.
A state-of-the-art report on the new finite elements formulated by the addition of nonconforming displacement modes has been presented. The development of a series improved nonconforming finite elements for the analysis of plate and shell structures is described in the first part of this paper. These new plate and shell finite elements are established by the combined use of different improvement schemes such as; the addition of nonconforming modes, the reduced (or selective) integration, and the construction of the substitute shear strain fields. The improvement achieved may be attributable to the fact that the merits of these improvement techniques are merged into the formation of the new elements in a complementary manner. It is shown that the results obtained by the new elements give significantly improved solutions without any serious defects such as; the shear locking, spurious zero energy mode for the linear as well as nonlinear benchmark problems. Recent developments in the transition elements that have a variable number of mid-side nodes and can be effectively used in the adaptive mesh refinement are presented in the second part. Finally, the nonconforming transition flat shell elements with drilling degrees of freedom are also presented.
In this paper, NUDFET(NonUniformly Doped Field Effect Transistor) is presented as an alternative which offers the possibility of reducing the power necessary to operate switching circuits without a substantial loss in speed. The purpose of this NUDFET is to modify the electric field profile in order to cause carrier velocity saturation to occur at a lower voltage than it would occur in the uniformly doped device of the same channel length. The more MESFET and NUDFET circuits are realized, the more accurate model ins the performance of these devices become required. Analytic model ins was replaced by numerical analysis because of the complexity of device configuration. In this paper, FEM is selected because of simpler local mesh refinement and smaller computer memory than FDM. For accurate analysis, this paper has applied the Scharfetter-Gummel(S-G) Scheme and seven-point Gaussian Quadrature rule to assembly of the finite-element stiffness matrices and right-hand side vector of the semiconductor equations.
Shyam K. Chaudhary;Vishesh R. Kar;Karunesh K. Shukla
Advances in aircraft and spacecraft science
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제10권2호
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pp.127-140
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2023
The present article focuses on the thermoelastic deformation behavior of inhomogeneous functionally graded metal/ceramic cylindrical shell structure with multiple perforations using 2D finite element approximation. Here, cylindrical shell structure is considered with single (1×1) and multiple (2×2, 3×3 and 4×4) perforations. The temperature-dependent elastic and thermal properties of functionally graded material are evaluated using Voigt's micromechanical material scheme via power-law function. The kinematics of the proposed model is based on the equivalent single-layer first-order shear deformation mid-plane theory with five degrees-of-freedom. Here, 2D isoparametric finite element solutions are obtained using eight-node quadrilateral elements. The mesh refinement of present finite element model is performed to confirm the appropriate number of elements and nodes for the analysis purpose. Subsequently, a comparison test is conducted to demonstrate the accuracy of present results. In later section, numerous numerical illustrations are demonstrated at different set of conditions by varying structural, material and loading parameters and that confirms the significance of various parameters such as power-law index, aspect ratio, thickness ratio, curvature ratio, number of perforations and temperature on the deformation characteristics of functionally graded cylindrical shell structure.
This paper describes an hp-angular adaptivity algorithm in the discrete ordinates method for Boltzmann transport applications with strong angular effects. This adaptivity uses discontinuous finite element quadrature sets with different degrees, which updates both angular mesh and the degree of the underlying discontinuous finite element basis functions, allowing different angular local refinement to be applied in space. The regular and goal-based error metrics are considered in this algorithm to locate some regions to be refined. A mapping algorithm derived by moment conservation is developed to pass the angular solution between spatial regions with different quadrature sets. The proposed method is applied to some test problems that demonstrate the ability of this hp-angular adaptivity to resolve complex fluxes with relatively few angular unknowns. Results illustrate that a reduction to approximately 1/50 in quadrature ordinates for a given accuracy compared with uniform angular discretization. This method therefore offers a highly efficient angular adaptivity for investigating difficult particle transport problems.
This work focuses on the dynamic analysis of thermal barrier coated straight and curved turbine blades modelled as functionally graded sandwich panel under thermal environment. The pre- twisted straight/curved blade model is considered to be fixed to the hub and, the complete assembly of the hub and blade are assumed to be rotating. The functionally graded sandwich composite blade is comprised of functionally graded face-sheet material and metal alloy core. The constituents' material properties are assumed to be temperature-dependent, however, the overall properties are evaluated using Voigt's micromechanical scheme in conjunction with the modified power-law functions. The blade model kinematics is based on the equivalent single-layer shear deformation theory. The equations of motion are derived using the extended Hamilton's principle by including the effect of centrifugal forces, and further solved via 2D- isoparametric finite element approximations. The mesh refinement and validation tests are performed to illustrate the stability and accurateness of the present model. In addition, frequency characteristics of the pre-twisted rotating sandwich blades are computed under thermal environment at various sets of parametric conditions such as twist angles, thickness ratios, aspect ratios, layer thickness ratios, volume fractions, rotational velocity and blade curvatures which can be further useful for designing the blade type structures under turbine operating conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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